Ciclo Hidrológico Balanço Hídrico

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1 Universidade de São Paulo PHA 3307 Hidrologia Aplicada Escola Politécnica Departamento de Eng. Hidráulica e Ambiental Ciclo Hidrológico Balanço Hídrico Aula 2 Prof. Dr. Arisvaldo Vieira Méllo Jr. Prof. Dr. Joaquin B. Garcia

2 Ciclo Hidrológico Fenômeno global de circulação da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela energia solar, associada à gravidade e à rotação da Terra

3 NASA Earth s Water Cycle Vídeo

4 O Ciclo Hidrológico Forma Sistêmica

5 75 % da superfície coberta por água, mas...

6 Disponibilidade de água no planeta 10 million km km km km km 3

7 Fluxos e Reservas Globais de Água Rios e Lagos 0,014% Oceanos 97,57% Geleiras - 1,81% Atmosfera 0,00094% Águas Subterrâneas 0,61% Biosfera 0,000043%

8 Estimativa da Quantidade de Água no Mundo Fonte % do total de água Volume de água (km 3 ) Oceanos 96, ,9 x 10 6 % do total de água doce Geleiras 1,730 24,22 x ,61 Lagos 0,0130 0,18 x ,261 Rios 0,0002 0,0028 x ,006 Atmosfera 0,0010 0,014 x ,040 Água subterrânea 1, ,65 x Umidade do solo 0,0010 0,014 x ,050 Pântanos e charcos 0,0008 0,11 x ,030 Biologia 0,0001 0,0014 x ,003 Total x Fonte: Patra (2001)

9 Estimativa de fluxos de água Valores em km 3.ano -1 Processo Oceanos Continentes Total Precipitação Evaporação Fluxo dos continentes para os oceanos por via superficial (rios) Fluxo dos continentes para os oceanos por via subterrânea Tempo de residência médio da água nos rios TR = Volume armaz. rios Fluxo médio rios TR = 0, km km 3 ano 1 = 0,063 ano = 22,9 dias (Para alcançar o oceano)

10 Produção hídrica mundial de superfície Região Vazão média (m 3 /s) Precipitação (%) América do Sul ,1 América do Norte ,0 África ,0 Europa ,0 Antárdida ,0 Oceania ,5 Austrália/Tasmânia ,8 Ásia ,6 BRASIL ,3 Total

11 Consumos de Água na Produção litros de água 1Kg de carne 140 litros de água 1 xícara de café 1350 litros de água 1Kg de Trigo 900 litros de água 1Kg de Milho 1000 litros de água 1 litro de Leite 3000 litros de água 1Kg de Arroz

12 Balanço Demanda x Disponibilidade Para se avaliar se uma região pode atender às diversas demandas (abastecimento, irrigação, uso industrial, etc.), é necessário comparar esses valores de demanda com a disponibilidade de fornecimento. Para isso, é necessário avaliar a quantidade de água de cada fase do Ciclo Hidrológico

13 Ciclo Hidrológico em Números (mm) Precipitação no continente Evapotranspiração do continente Evaporação do Oceano Precipitação no Oceano Umidade 39 do Oceano Descarga superficial Descarga subterrânea 1 P EVT Continentes P > EVT ; Oceanos E > P Vapor H 2 O atmosfera constante

14 Distribuição de vapor H 2 O na atmosfera em Agosto de 2010

15 O nível do mar elevou-se 17 cm durante o Século XX Derretimento do gelo glacial é o principal contribuição para a elevação do nível do mar Departamento de Mountains Engenharia of Hidráulica Glacier National e Ambiental Park, - PHA USA Fonte:

16 Conversão de Unidades A altura de chuva equivale à altura da lâmina d água que seria obtida se o volume de água de uma chuva fosse distribuído por uma lâmina uniforme sobre uma bacia hidrográfica. Se, em um período de um ano, houve uma chuva acumula de P mm, sobre uma bacia hidrográfica com A km 2 de área, então o volume precipitado em um ano foi de: P(mm) * 10-3 (m/mm) * A(km 2 ) * 10 6 (m 2 /km 2 ) A vazão equivalente a este volume seria dada por: Vazão = Volume / 1 ano P( m 3 / s) 3 P( mm)*10 ( m / mm)* A( km 365*24*3600( seg 2 6 )*10 ( m / ano) 2 / km 2 )

17 Disponibilidade hídrica per capita Nas grandes regiões hidrográficas brasileiras. Bacia Hidrográfica Área 10³km² Área % Brasil População 2010 População % Brasil Densidade hab/km² Vazão m³/s Disponibilidade per Capita m³/hab/ano Amazonas(1) , ,1 2, Tocantins-Araguaia ,5 9, Atlântico Nordeste Ocidental 274 3, ,3 22, Parnaíba 333 4, ,2 12, Atlântico Nordeste Oriental 287 3, ,6 83, Atlântico Leste 388 4, ,9 38, São Francisco 639 7, ,5 22, Atlântico Sudeste 215 2, ,8 131, Paraná , ,2 69, Paraguai , ,2 2, Uruguai (1) 175 2, ,7 17, Atlântico Sul 188 2, ,0 71, (1) Somente a área situada em território brasileiro Fonte: ANA - Conjuntura dos Recursos Hídricos no Brasil ANA - Regiões Hidrográficas -

18 Disponibilidades Hídricas per Capita m3/ano/habitante dos Estados Brasileiros (m 3 /ano.hab) ABUNDANTE Roraima 13 Amazonas MUITO RICO 16 Amapá 12 Acre 15 Pará 51 Mato Grosso 16 Tocantins 11 Rondônia 50 Mato Grosso do Sul 52 Goias 43 Rio Grande do Sul 21 Maranhão 41 Parana 42 Santa Catarina RICO Estado brasileiro CORRETA 31 Minas Gerais 22 Piauí 32 Espirito Santo 34 São Paulo 29 Bahia POBRE 33 Rio de Janeiro 23 Ceará 28 Sergipe 24 Rio Grande do Norte CRÍTICA 53 Distrito Federal 27 Alagoas 25 Paraíba 26 Pernambuco

19 m3/ano/habitante Situação Hídrica das Bacias Paulistas ABUNDÂNCIA MUITO RICO RICO CORRETA POBRE CRÍTICA 11 Ribeira de Iguape 03 Litoral Norte 01 Mantiqueira 14 Alto Paranapanema 20 Aguapei 17 Médio Paranapanema 12 Baixo Pardo-Grande 08 Sapucai-Grande 18 S.José dos Dourados 16 Tietê Batalha 21 Peixe 22 Pontal Paranapanema Unidades hidrográficas paulistas 04 Pardo 19 Baixo Tietê 09 Mogi Guaçú 02 Paraiba do Sul 07 Baixada Santista 15 Turvo Grande 10 Tietê-Sorocaba 13 Tietê Jacaré 05 Piracicaba 06 Alto Tietê

20 Bacia Hidrográfica Definição Uma bacia hidrográfica é uma determinada área de terreno que drena água, partículas de solo e material dissolvido para um ponto de saída comum, situado ao longo de um rio, riacho ou ribeirão (Dunne e Leopold, 1978).

21 Balanço Hídrico de uma Bacia Hidrográfica Limite da Bacia E P Lençol Freático em t =1 Infiltração Q Lençol Freático em t =0 DS Substrato Impermeável

22 Balanço Hídrico de uma Bacia Hidrográfica P Q E DS Em que: P = Precipitação Q = Vazão E = Evapotranspiração DS = Armazenamento Subterrâneo

23 Dados da Bacia do Guarapiranga Dados da Bacia do Guarapiranga ( área = 630 km2) Ano Vazão Precipitação Vazão/ Precipitação/ Vazão Precipitação mm mm Vazão Med PrecMed Acumulada Acumulada Média Departamento 574 de Engenharia 1281 Hidráulica e Ambiental - PHA

24 Dados da Bacia do Guarapiranga Comportamento Vazão x Chuva Vazão mm Precipitação mm

25 Dados da Bacia do Guarapiranga Comportamento Vazão x Chuva (Adimensional) Vazão/ Vazão Med Precipitação/ PrecMed Departamento de Engenharia 1955Hidráulica e Ambiental PHA

26 Dados da Bacia do Guarapiranga Vazão Média Anual (mm) Correlação Vazão x Chuva 1200 Vazão x Precipitação y = x R2 = Precipitação Total Anual (mm)

27 Balanço Hídrico de uma Bacia P Q E DS Crescem Tende a 0

28 Vazão Média Anual Acumulada (mm) Dados da Bacia do Guarapiranga Correlação Vazão x Chuva Vazão Acumulada x Precipitação Acumulada y = x R2 = Precipitação Total Anual Acumulada (mm)

29 Exercício

30 Exercício

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